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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024177902
(43)【公開日】2024-12-24
(54)【発明の名称】半導体モジュール、および、放熱板
(51)【国際特許分類】
H01L 23/36 20060101AFI20241217BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20241217BHJP
【ＦＩ】
H01L23/36 Z
H05K7/20 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023096298
(22)【出願日】2023-06-12
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】110001128
【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】神谷 真行
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA01
5E322AA02
5E322EA11
5E322FA04
5F136BC03
5F136DA27
5F136FA23
5F136FA88
(57)【要約】
【課題】放熱性を向上することの可能な半導体モジュールを提供する。
【解決手段】半導体モジュール１は放熱板２０と半導体素子１０を備える。放熱板２０は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部２１および第２放熱部２２を有する。第１放熱部２１は、放熱板２０の厚み方向において半導体素子１０と対向する位置を含んで設けられ、放熱板２０の厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。第２放熱部２２は、第１放熱部２１に対し第１仮想面の面内方向に平行且つ放熱板２０の厚み方向に垂直な方向に接続され、放熱板２０の厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【選択図】図１
【解決手段】半導体モジュール１は放熱板２０と半導体素子１０を備える。放熱板２０は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部２１および第２放熱部２２を有する。第１放熱部２１は、放熱板２０の厚み方向において半導体素子１０と対向する位置を含んで設けられ、放熱板２０の厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。第２放熱部２２は、第１放熱部２１に対し第１仮想面の面内方向に平行且つ放熱板２０の厚み方向に垂直な方向に接続され、放熱板２０の厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
板状の放熱板（２０）と、前記放熱板の厚み方向に設けられて通電により発熱する半導体素子（１０）とを備える半導体モジュールにおいて、
前記放熱板は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部（２１）および第２放熱部（２２）を有し、
前記第１放熱部は、前記厚み方向において前記半導体素子と対向する位置を含んで設けられ、前記厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有し、
前記第２放熱部は、前記第１放熱部に対し前記第１仮想面の面内方向に平行且つ前記厚み方向に垂直な方向に接続され、前記厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する、半導体モジュール。
前記放熱板は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部（２１）および第２放熱部（２２）を有し、
前記第１放熱部は、前記厚み方向において前記半導体素子と対向する位置を含んで設けられ、前記厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有し、
前記第２放熱部は、前記第１放熱部に対し前記第１仮想面の面内方向に平行且つ前記厚み方向に垂直な方向に接続され、前記厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する、半導体モジュール。
【請求項2】
前記第２放熱部は、前記第１放熱部のうち前記半導体素子と対向する位置に対し前記第１仮想面の面内方向に平行且つ前記放熱板の厚み方向に垂直な方向の部位に接続されると共に、前記第１放熱部のうち前記半導体素子と対向する位置に対し前記第１仮想面の面内方向に垂直な方向に延びる部位に対しても接続されている、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項3】
前記放熱板は、第３放熱部（２３）をさらに有し、
前記第３放熱部は、前記第２放熱部に対し前記第２仮想面の面内方向に平行な任意の方向に接続され、前記第２放熱部に対し前記第３放熱部が接続された方向に垂直でなく且つ前記厚み方向に平行な第３仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する、請求項１または２に記載の半導体モジュール。
前記第３放熱部は、前記第２放熱部に対し前記第２仮想面の面内方向に平行な任意の方向に接続され、前記第２放熱部に対し前記第３放熱部が接続された方向に垂直でなく且つ前記厚み方向に平行な第３仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する、請求項１または２に記載の半導体モジュール。
【請求項4】
前記第３仮想面は、前記第２放熱部に対し前記第３放熱部が接続された方向に平行、且つ、前記厚み方向に平行である、請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項5】
前記第１仮想面と前記第３仮想面とは、前記第１放熱部と前記第２放熱部と前記第３放熱部とが並ぶ方向に平行である、請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項6】
前記放熱板は、前記厚み方向を向く面または前記放熱板のうち前記厚み方向の中間位置に設けられる金属板（５０）をさらに有する、請求項１または２に記載の半導体モジュール。
【請求項7】
前記放熱板は、前記厚み方向を向く面または前記放熱板のうち前記厚み方向の中間位置に設けられる板状の絶縁体（５１、５２）をさらに有する、請求項１または２に記載の半導体モジュール。
【請求項8】
前記放熱板は、前記厚み方向を向く面および前記厚み方向に垂直な方向を向く面を覆う金属板をさらに有する、請求項１または２に記載の半導体モジュール。
【請求項9】
前記放熱板は、前記厚み方向を向く面に設けられた金属めっき層（５３）をさらに有する、請求項１または２に記載の半導体モジュール。
【請求項10】
半導体モジュールに用いられる半導体素子（１０）が発する熱を放熱させる板状の放熱板において、
前記半導体素子は、前記放熱板の厚み方向に設けられ、
前記放熱板は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部（２１）および第２放熱部（２２）を有し、
前記第１放熱部は、前記厚み方向において前記半導体素子と対向する位置を含んで設けられ、前記厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有し、
前記第２放熱部は、前記第１放熱部に対し前記第１仮想面の面内方向に平行且つ前記厚み方向に垂直な方向に接続され、前記厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する、放熱板。
前記半導体素子は、前記放熱板の厚み方向に設けられ、
前記放熱板は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部（２１）および第２放熱部（２２）を有し、
前記第１放熱部は、前記厚み方向において前記半導体素子と対向する位置を含んで設けられ、前記厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有し、
前記第２放熱部は、前記第１放熱部に対し前記第１仮想面の面内方向に平行且つ前記厚み方向に垂直な方向に接続され、前記厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する、放熱板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体モジュール、および、それに用いられる放熱板に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に記載の半導体モジュールは、半導体素子と、その半導体素子の発する熱を放熱させる放熱板を備えている。なお、特許文献１では、放熱板はヒートスプレッダと呼ばれている。特許文献１の放熱板は、熱伝導率に異方性のある材料であるグラファイトにより形成された第１ヒートスプレッダと第２ヒートスプレッダを有し、厚み方向から視て四角形状に形成されている。第１ヒートスプレッダは、放熱板の板厚方向に平行な任意の仮想面の面内方向に高熱伝導性を有している。第２ヒートスプレッダは、第１ヒートスプレッダに対し前記任意の仮想面に垂直な方向に接続され、前記任意の仮想面に垂直な別の仮想面の面内方向に高熱伝導性を有している。半導体素子は、第１ヒートスプレッダと第２ヒートスプレッダの両方に重なるように配置されている。これにより、半導体素子から発する熱は、第１ヒートスプレッダと第２ヒートスプレッダを経由して放熱板内に広がり、放熱板のうち半導体素子とは反対側の面から放熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１６－１００４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載の半導体モジュールは、第１ヒートスプレッダと第２ヒートスプレッダの熱伝導率の異方性と、それらの配置により、半導体素子から発する熱が、四角形状の放熱板のうち四隅の部位に伝達されにくい構成となっている。そのため、この半導体モジュールは、放熱板の全領域を有効に活用できていないことから、改善の余地がある。
【0005】
本開示は上記点に鑑みて、放熱性を向上することの可能な半導体モジュール、および、放熱板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の１つの観点によると、半導体モジュールは、板状の放熱板（２０）と、放熱板の厚み方向に設けられて通電により発熱する半導体素子（１０）とを備える。放熱板は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部（２１）および第２放熱部（２２）を有する。第１放熱部は、放熱板の厚み方向において半導体素子と対向する位置を含んで設けられ、放熱板の厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。第２放熱部は、第１放熱部に対し第１仮想面の面内方向に平行且つ放熱板の厚み方向に垂直な方向に接続され、放熱板の厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0007】
これによれば、半導体素子から第１放熱部に伝わる熱は、第１放熱部のうち半導体素子と対向する位置において第１仮想面の面内方向に広がる。そのため、半導体素子から第１放熱部に伝わる熱の一部が第１放熱部のうち半導体素子とは反対側の面から放熱され、残りの一部が第２放熱部に伝わる。第２放熱部に伝わった熱は、第２放熱部にて放熱板の厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に広がる。したがって、その熱は、第２放熱部内に広がりつつ、第２放熱部から第１放熱部のうち半導体素子に対向する位置とは別の位置に伝わる。第２放熱部から第１放熱部に伝わった熱は、第１放熱部にて第１仮想面の面内方向に広がりつつ、第１放熱部のうち半導体素子とは反対側の面から放熱される。このように、第１放熱部の外側に熱の方向転換部として機能する第２放熱部を設けることで、半導体素子が発する熱を放熱板の略全領域に広げ、放熱板の厚み方向へ放熱することが可能となる。したがって、この半導体モジュールは、放熱板が放熱面として機能する面積を拡大し、放熱板の放熱性を向上できる。
【0008】
なお、本開示において「垂直」とは、例えば製造公差など、実質的に垂直な状態を含むものであり、「平行」とは、例えば製造公差など、実質的に平行な状態を含むものである。また、本開示において「放熱部が所定の仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する」とは、放熱部において、所定の仮想面の面内方向の熱伝導率が、その所定の仮想面に垂直な方向の熱伝導率よりも大きいことを意味するものである。なお、放熱板は、第１放熱部および第２放熱部を少なくとも有していればよく、それ以外の放熱部を有していてもよい。
【0009】
本開示の別の観点は、半導体モジュールに用いられる半導体素子（１０）が発する熱を放熱させる板状の放熱板に関する。半導体素子は、放熱板の厚み方向に設けられる。放熱板は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部（２１）および第２放熱部（２２）を有する。第１放熱部は、厚み方向において半導体素子と対向する位置を含んで設けられ、厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。第２放熱部は、第１放熱部に対し第１仮想面の面内方向に平行且つ厚み方向に垂直な方向に接続され、厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0010】
これによれば、別の観点による放熱板も、上記１つの観点で説明したように、半導体素子が発する熱を放熱板の略全領域に広げ、放熱板の厚み方向へ放熱することが可能となる。したがって、この放熱板を用いた半導体モジュールは、放熱性を向上できる。
【0011】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１実施形態に係る半導体モジュールおよび冷却器の斜視図である。
【図3】グラファイトの分子構造を示す模式図である。
【図4】第１比較例の半導体モジュールの平面図である。
【図5】第１比較例の半導体モジュールにおいて半導体素子の発熱時の熱の伝わり方を説明した説明図である。
【図6】第２比較例の半導体モジュールにおいて半導体素子の発熱時の熱の伝わり方を説明した説明図である。
【図7】第２実施形態に係る半導体モジュールの斜視図である。
【図9】第３実施形態に係る半導体モジュールの斜視図である。
【図11】第４実施形態に係る半導体モジュールの平面図である。
【図12】第５実施形態に係る半導体モジュールの平面図である。
【図13】第６実施形態に係る半導体モジュールの平面図である。
【図14】第７実施形態に係る半導体モジュールの平面図である。
【図15】第８実施形態に係る半導体モジュールの平面図である。
【図16】第９実施形態に係る半導体モジュールの斜視図である。
【図17】第１０実施形態に係る半導体モジュールの斜視図である。
【図18】第１１実施形態に係る半導体モジュールの斜視図である。
【図19】第１２実施形態に係る半導体モジュールの斜視図である。
【図20】第１３実施形態に係る半導体モジュールの平面図である。
【図21】第１４実施形態に係る半導体モジュールの平面図である。
【図22】第１５実施形態に係る半導体モジュールの斜視図である。
【図23】第１５実施形態に係る半導体モジュールの平面視において半導体素子の発熱時の温度分布を解析した図である。
【図25】第３比較例の半導体モジュールの斜視図である。
【図26】第３比較例の半導体モジュールの平面視において半導体素子の発熱時の温度分布を解析した図である。
【図28】第１６実施形態に係る半導体モジュールの斜視図である。
【図29】第１７実施形態に係る半導体モジュールにおいて放熱板の厚み方向に平行な断面図である。
【図30】第１８実施形態に係る半導体モジュールの斜視図である。
【図31】第１８実施形態に係る半導体モジュールにおいて放熱板の厚み方向に平行な断面図である。
【図32】第１９実施形態に係る半導体モジュールにおいて放熱板の厚み方向に平行な断面図である。
【図33】第２０実施形態に係る半導体モジュールおよび冷却器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本開示の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0014】
【0015】
半導体素子１０は、通電により発熱する発熱素子であり、例えば、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどのパワー半導体素子である。なお、ＭＯＳＦＥＴは、Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor の略であり、ＩＧＢＴは、Insulated Gate Bipolar Transistor の略である。パワー半導体素子は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）等から形成される。半導体素子１０は、放熱板２０の厚み方向を向く一方側の面（以下「素子実装側面」という）に設けられる。
【0016】
放熱板２０は、板状に形成されている。放熱板２０のうち素子実装側面とは反対側の面（以下「冷却面」という）には、例えば冷却器３０が配置される。なお、冷却器３０に代えてまたはそれと共に、放熱器または熱交換器などを配置してもよい。半導体素子１０が発する熱は、放熱板２０に広がり、冷却面から放熱される。
【0017】
放熱板２０は、第１放熱部２１、第２放熱部２２および第３放熱部２３を有している。なお、第１実施形態の説明およびその説明で参照する図では、第２放熱部２２および第３放熱部２３を示す数字記号２２、２３に加えて、その末尾に各放熱部の位置を示すアルファベット記号Ｒ、Ｌを付している。このことは、後述する第４～第１２、第１５～第２０実施形態の説明およびその説明で参照する図でも同じである。
【0018】
第１実施形態では、第１放熱部２１を挟んで図の紙面右側と左側に２つの第２放熱部２２Ｒ、２２Ｌと２つの第３放熱部２３Ｒ、２３Ｌが配置されている。第１放熱部２１、第２放熱部２２および第３放熱部２３はいずれも、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成されたものである。熱伝導率に異方性のある材料は、例えば、グラファイトである。
【0019】
図３に示すように、グラファイト２の分子構造は、炭素原子が結合した六角形格子構造が二次元状に広がった複数のグラフェン３が層状に積層された構造となっている。グラファイト２は、グラフェン３の面内方向の熱伝導率が、複数のグラフェン３の積層方向の熱伝導率より高いものとなっている。具体的には、グラファイト２は、図３に示したａ軸、ｂ軸、ｃ軸による三次元座標において、ａｂ面の面内方向に高熱伝導率を有し、ｃ軸の延びる方向（以下「ｃ方向」という）に低熱伝導率を有している。一般に、グラファイト２は、ａｂ面の面内方向の熱伝導率が約１７００Ｗ／ｍ・Ｋであり、ｃ方向の熱伝導率が約７Ｗ／ｍ・Ｋである。なお、一般的に放熱材として用いられる銅の熱伝導率は約４００Ｗ／ｍ・Ｋである。よって、グラファイト２の熱伝導率の異方性を活かすことで、銅板よりも放熱性能の高い放熱板２０を構成することが可能である。
【0020】
図１および図２では、第１放熱部２１、第２放熱部２２および第３放熱部２３においてグラファイト２を構成する複数のグラフェン３の層を破線により模式的に示している。図１および図２では、第１放熱部２１、第２放熱部２２および第３放熱部２３の境界線を実線で示しているが、実際には、第１放熱部２１、第２放熱部２２および第３放熱部２３は一体に形成されるものである。また、図１および図２に示したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸による三次元座標は、Ｚ軸の延びる方向と、放熱板２０の厚み方向を一致させている。また、第１放熱部２１、第２放熱部２２、第３放熱部２３が並ぶ方向と、Ｘ軸の延びる方向を一致させている。以下の説明では、Ｘ軸の延びる方向を「Ｘ方向」といい、Ｙ軸の延びる方向を「Ｙ方向」といい、Ｚ軸の延びる方向を「Ｚ方向」という。これらのことは、後述する第２～第２０実施形態と第１～第３比較例の説明、および、その説明で参照する各図面でも同じである。
【0021】
図１および図２に示すように、第１放熱部２１は、放熱板２０の厚み方向において半導体素子１０と対向する位置を含んで設けられる部位である。以下の説明では、第１放熱部２１のうち、放熱板２０の厚み方向において半導体素子１０と対向する位置を「第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置」という。
【0022】
第１放熱部２１は、放熱板２０の厚み方向に平行な任意の面である第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。第１実施形態では、第１仮想面はＸＺ面である。したがって、第１放熱部２１は、ＸＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。なお、第１放熱部２１は、半導体素子１０直下の位置に加えて、半導体素子１０直下の位置から第１仮想面の面内方向に垂直な方向に延びる部位も有している。
【0023】
第２放熱部２２は、第１放熱部２１に対し第１仮想面の面内方向に平行且つ厚み方向に垂直な方向に接続される部位である。具体的には、第２放熱部２２は、第１放熱部２１に対しＸ方向に接続される部位である。より詳細には、第２放熱部２２は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対し第１仮想面の面内方向に平行且つ放熱板の厚み方向に垂直な方向の部位に接続されている。それと共に、第２放熱部２２は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対し第１仮想面の面内方向に垂直な方向に延びる部位に対しても接続されている。即ち、第２放熱部２２は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対しＸ方向の部位に接続されると共に、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置からＹ方向に延びる部位に対してもＸ方向に接続されている。
【0024】
第１実施形態では、放熱板２０は２つの第２放熱部２２を有している。その２つの第２放熱部２２のうち第１放熱部２１に対しＸ方向の一方側に配置されたものを一方側第２放熱部２２Ｒと呼び、第１放熱部２１に対しＸ方向の他方側に配置されたものを他方側第２放熱部２２Ｌと呼ぶ。
【0025】
第２放熱部２２は、放熱板２０の厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。第１実施形態では、第２仮想面はＸＹ面である。したがって、第２放熱部２２は、ＸＹ面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0026】
第３放熱部２３は、第２放熱部２２に対し第２仮想面の面内方向に平行な任意の方向に接続される部位である。第１実施形態では、第１放熱部２１と第２放熱部２２と第３放熱部２３は、Ｘ方向に並ぶように設けられている。したがって、第３放熱部２３は、第２放熱部２２に対しＸ方向に接続される部位である。第１実施形態では、放熱板２０は２つの第３放熱部２３を有している。その２つの第３放熱部２３のうち一方側第２放熱部２２Ｒに対しＸ方向の一方側に配置されたものを一方側第３放熱部２３Ｒと呼び、他方側第２放熱部２２Ｌに対しＸ方向の他方側に配置されたものを他方側第３放熱部２３Ｌと呼ぶ。
【0027】
ここで、第２放熱部２２に対し第３放熱部２３が接続される方向に垂直でなく、且つ、放熱板２０の厚み方向に平行な面を第３仮想面という。第３放熱部２３は、第３仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。第１実施形態では、第３仮想面は、第２放熱部２２に対し第３放熱部２３が接続された方向に平行、且つ、放熱板２０の厚み方向に平行な面である。そのため、第３仮想面は、第１仮想面と同じく、ＸＺ面である。したがって、第３放熱部２３は、ＸＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0028】
図２では、半導体素子１０から生じた熱が放熱板２０を伝わる経路の一部を、矢印にて模式的に示している。
【0029】
半導体素子１０から生じた熱は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に伝わった後、図２の矢印Ｔ１に示すように、その位置からＸ方向にある第２放熱部２２に伝わる。そして、その熱は、第２放熱部２２にてＸＹ平面に沿って広がる。なお、矢印は省略するが、半導体素子１０から第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に伝わった熱の一部は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置でＸＺ平面に沿って広がり、第１放熱部２１の冷却面から放熱される。
【0030】
矢印Ｔ２に示すように、第２放熱部２２にてＸＹ平面に沿って広がった熱の一部は、第３放熱部２３に伝わる。そして、その熱は、第３放熱部２３をＸＺ平面に沿って広がり、第３放熱部２３の冷却面から放熱される。
【0031】
また、矢印Ｔ３に示すように、第２放熱部２２にてＸＹ平面に沿って広がった熱の他の一部は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対しＹ方向に延びる部位に伝わる。そして、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対しＹ方向に延びる部位でＸＺ平面に沿って広がり、第１放熱部２１の冷却面から放熱される。
【0032】
このように、第１実施形態では、第２放熱部２２を熱の方向転換部として用いることで、半導体素子１０が発する熱を放熱板２０の略全領域に広げ、放熱板２０の冷却面から放熱することが可能である。したがって、この半導体モジュール１は、放熱板２０が放熱面として機能する面積を拡大し、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0033】
次に、第１実施形態で説明した半導体モジュール１と比較するため、第１比較例および第２比較例の半導体モジュールについて説明する。
【0034】
（第１比較例）
図４に示すように、第１比較例の半導体モジュール１０１が備える放熱板２０は、半導体素子１０を中心として放射状に配置された４個の放熱部を有している。説明の便宜上、４個の放熱部のうち半導体素子１０に対し図４紙面右側に配置された放熱部を右放熱部４１と呼び、導体モジュールに対し図４紙面左側に配置された放熱部を左放熱部４２と呼ぶ。また、半導体素子１０に対し図４紙面上側に配置された放熱部を上放熱部４３と呼び、導体モジュールに対し図４紙面下側に配置された放熱部を下放熱部４４と呼ぶ。なお、図４および図５では、４個の放熱部４１～４４の境界線のうち半導体素子１０の下にある箇所を一点鎖線で示している。
図４に示すように、第１比較例の半導体モジュール１０１が備える放熱板２０は、半導体素子１０を中心として放射状に配置された４個の放熱部を有している。説明の便宜上、４個の放熱部のうち半導体素子１０に対し図４紙面右側に配置された放熱部を右放熱部４１と呼び、導体モジュールに対し図４紙面左側に配置された放熱部を左放熱部４２と呼ぶ。また、半導体素子１０に対し図４紙面上側に配置された放熱部を上放熱部４３と呼び、導体モジュールに対し図４紙面下側に配置された放熱部を下放熱部４４と呼ぶ。なお、図４および図５では、４個の放熱部４１～４４の境界線のうち半導体素子１０の下にある箇所を一点鎖線で示している。
【0035】
右放熱部４１と左放熱部４２は、ＸＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。上放熱部４３と下放熱部４４は、ＹＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0036】
図５では、半導体素子１０から生じた熱が放熱板２０を伝わる熱の経路の一部を、矢印にて模式的に示している。
【0037】
図５の矢印Ｔ４に示すように、半導体素子１０から生じた熱は、右放熱部４１および左放熱部４２において半導体素子１０の幅の範囲でＸ方向に伝わる。また、図５の矢印Ｔ５に示すように、半導体素子１０から生じた熱は、上放熱部４３および左放熱部４２において半導体素子１０の幅の範囲でＹ方向に伝わる。そのため、図５にハッチングＬＴで示したように、半導体素子１０の幅の範囲でＸ方向とＹ方向に熱が伝わる領域の外側には、熱が殆ど伝わらない領域が形成される。したがって、第１比較例の半導体モジュール１０１は、放熱板２０の全領域を有効に活用できていない。
【0038】
（第２比較例）
図６に示すように、第２比較例の半導体モジュール１０２は、上記特許文献１と同様の構成である。第２比較例の半導体モジュール１０２が備える放熱板２０は、３個の放熱部を有している。説明の便宜上、３個の放熱部のうち半導体素子１０直下の位置を含みＹ方向に延びる放熱部を縦放熱部４５と呼ぶ。また、縦放熱部４５に対し図６紙面右側に配置された放熱部を右横放熱部４６と呼び、縦放熱部４５に対し図６紙面左側に配置された放熱部を左横放熱部４７と呼ぶ。なお、図６では、３個の放熱部４５～４７の境界線のうち半導体素子１０の下にある箇所を一点鎖線で示している。
図６に示すように、第２比較例の半導体モジュール１０２は、上記特許文献１と同様の構成である。第２比較例の半導体モジュール１０２が備える放熱板２０は、３個の放熱部を有している。説明の便宜上、３個の放熱部のうち半導体素子１０直下の位置を含みＹ方向に延びる放熱部を縦放熱部４５と呼ぶ。また、縦放熱部４５に対し図６紙面右側に配置された放熱部を右横放熱部４６と呼び、縦放熱部４５に対し図６紙面左側に配置された放熱部を左横放熱部４７と呼ぶ。なお、図６では、３個の放熱部４５～４７の境界線のうち半導体素子１０の下にある箇所を一点鎖線で示している。
【0039】
縦放熱部４５は、ＹＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。右横放熱部４６と左横放熱部４７は、ＸＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。なお、半導体素子１０は、縦放熱部４５と右横放熱部４６と左横放熱部４７に対し、半導体素子１０の少なくとも一部が放熱板２０の厚み方向に重なるように配置されている。
【0040】
図６では、半導体素子１０から生じた熱が放熱板２０を伝わる熱の経路の一部を、矢印にて模式的に示している。
【0041】
図６の矢印Ｔ６に示すように、半導体素子１０から生じた熱は、縦放熱部４５において半導体素子１０の幅の範囲でＹ方向に伝わる。また、図６の矢印Ｔ７に示すように、半導体素子１０から生じた熱は、右横放熱部４６と左横放熱部４７において半導体素子１０の幅の範囲でＸ方向に伝わる。そのため、図６にハッチングＬＴで示したように、半導体素子１０の幅の範囲でＸ方向とＹ方向に熱が伝わる領域の外側には、熱が殆ど伝わらない領域が形成される。したがって、第２比較例の半導体モジュール１０２も、放熱板２０の全領域を有効に活用できていない。
【0042】
上述した第１比較例および第２比較例に対し、第１実施形態の半導体モジュール１は、次の作用効果を奏するものである。
（１）第１実施形態では、半導体モジュール１が備える放熱板２０は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部２１および第２放熱部２２を有する。第１放熱部２１は、放熱板２０の厚み方向において半導体素子１０と対向する位置を含んで設けられ、放熱板２０の厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。第２放熱部２２は、第１放熱部２１に対し第１仮想面の面内方向に平行且つ放熱板２０の厚み方向に垂直な方向に接続され、放熱板２０の厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。
（１）第１実施形態では、半導体モジュール１が備える放熱板２０は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部２１および第２放熱部２２を有する。第１放熱部２１は、放熱板２０の厚み方向において半導体素子１０と対向する位置を含んで設けられ、放熱板２０の厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。第２放熱部２２は、第１放熱部２１に対し第１仮想面の面内方向に平行且つ放熱板２０の厚み方向に垂直な方向に接続され、放熱板２０の厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0043】
これによれば、半導体素子１０から第１放熱部２１に伝わる熱は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置において第１仮想面の面内方向に広がる。そのため、半導体素子１０から第１放熱部２１に伝わる熱の一部が第１放熱部２１の冷却面から放熱され、残りの一部が第２放熱部２２に伝わる。図２の矢印Ｔ１に示したように、第２放熱部２２に伝わった熱は、第２放熱部２２にて放熱板２０の厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に広がる。図２の矢印Ｔ３に示したように、その熱は、第２放熱部２２から、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対しＹ方向に延びる部位に伝わる。第２放熱部２２から第１放熱部２１に伝わった熱は、第１放熱部２１にて第１仮想面の面内方向に広がり、第１放熱部２１の冷却面から放熱される。このように、第１実施形態では、第１放熱部２１の外側に熱の方向転換部として機能する第２放熱部２２を設けることで、半導体素子１０が発する熱を放熱板２０の広範囲に広げ、放熱板２０の冷却面から放熱することが可能である。したがって、この半導体モジュール１は、放熱板２０が放熱面として機能する面積を拡大し、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0044】
（２）第１実施形態では、第２放熱部２２は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対し第１仮想面の面内方向に平行且つ放熱板２０の厚み方向に垂直な方向の部位に接続されている。それと共に、第２放熱部２２は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対し第１仮想面の面内方向に垂直な方向に延びる部位に対しても接続されている。
これによれば、図２の矢印Ｔ１に示したように、半導体素子１０から第１放熱部２１に伝わった熱を第２放熱部２２に伝え、その第２放熱部２２内に広げることが可能である。そして、図２の矢印Ｔ３に示したように、第２放熱部２２内に広がった熱を、その第２放熱部２２から、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対しＹ方向に延びる部位に伝えることが可能である。
これによれば、図２の矢印Ｔ１に示したように、半導体素子１０から第１放熱部２１に伝わった熱を第２放熱部２２に伝え、その第２放熱部２２内に広げることが可能である。そして、図２の矢印Ｔ３に示したように、第２放熱部２２内に広がった熱を、その第２放熱部２２から、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対しＹ方向に延びる部位に伝えることが可能である。
【0045】
（３）第１実施形態では、放熱板２０は、第３放熱部２３をさらに有する。第３放熱部２３は、第２放熱部２２に対し第２仮想面の面内方向に平行な任意の方向に接続されている。そして、第３放熱部２３は、第２放熱部２２に対し第３放熱部２３が接続された方向に垂直でなく且つ放熱板２０の厚み方向に平行な第３仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。
これによれば、図２の矢印Ｔ２に示したように、半導体素子１０から第１放熱部２１を経由して第２放熱部２２内に広がった熱は、第３放熱部２３に伝わる。その熱は、第３放熱部２３にて放熱板２０の厚み方向に平行な第３仮想面の面内方向に広がりつつ、第３放熱部２３の冷却面から放熱される。このように、第１実施形態では、第２放熱部２２に対し第１放熱部２１とは反対側に第３放熱部２３を設けることで、放熱板２０から冷却器３０へ伝わる熱量を増加することが可能である。したがって、この半導体モジュール１は、放熱板２０が放熱面として機能する面積を拡大し、放熱板２０の放熱性を向上できる。
これによれば、図２の矢印Ｔ２に示したように、半導体素子１０から第１放熱部２１を経由して第２放熱部２２内に広がった熱は、第３放熱部２３に伝わる。その熱は、第３放熱部２３にて放熱板２０の厚み方向に平行な第３仮想面の面内方向に広がりつつ、第３放熱部２３の冷却面から放熱される。このように、第１実施形態では、第２放熱部２２に対し第１放熱部２１とは反対側に第３放熱部２３を設けることで、放熱板２０から冷却器３０へ伝わる熱量を増加することが可能である。したがって、この半導体モジュール１は、放熱板２０が放熱面として機能する面積を拡大し、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0046】
（４）第１実施形態では、第３放熱部２３が高熱伝導性を有する方向を規定する第３仮想面は、第２放熱部２２に対し第３放熱部２３が接続された方向に平行、且つ、厚み方向に平行である。
これによれば、放熱板２０が例えば矩形である場合、第３放熱部２３内に熱が伝わりにくい箇所が形成されることを抑制し、半導体素子１０から第１放熱部２１に伝わる熱を第２放熱部２２を経由して、第３放熱部２３の全体に伝えることができる。したがって、放熱板２０の放熱性を向上できる。
これによれば、放熱板２０が例えば矩形である場合、第３放熱部２３内に熱が伝わりにくい箇所が形成されることを抑制し、半導体素子１０から第１放熱部２１に伝わる熱を第２放熱部２２を経由して、第３放熱部２３の全体に伝えることができる。したがって、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0047】
（５）第１実施形態では、第１放熱部２１が高熱伝導性を有する方向を規定する第１仮想面と、当該第３放熱部２３が高熱伝導性を有する方向を規定する第３仮想面とは、第１放熱部２１と第２放熱部２２と第３放熱部２３が並ぶ方向に平行である。
これによれば、第１放熱部２１と第３放熱部２３において高熱伝導性を有する方向を規定する仮想面の向き、具体的にはグラファイト２を構成する複数のグラフェン３の層の向きを同一にすることで、放熱板２０の構成を簡素にし、製造工程を簡素にできる。
また、放熱板２０が例えば矩形である場合、第３放熱部２３内に熱が伝わりにくい箇所が形成されることを抑制し、半導体素子１０から第１放熱部２１に伝わる熱を第２放熱部２２を経由して、第３放熱部２３の全体に伝えることができる。したがって、放熱板２０の放熱性を向上できる。
これによれば、第１放熱部２１と第３放熱部２３において高熱伝導性を有する方向を規定する仮想面の向き、具体的にはグラファイト２を構成する複数のグラフェン３の層の向きを同一にすることで、放熱板２０の構成を簡素にし、製造工程を簡素にできる。
また、放熱板２０が例えば矩形である場合、第３放熱部２３内に熱が伝わりにくい箇所が形成されることを抑制し、半導体素子１０から第１放熱部２１に伝わる熱を第２放熱部２２を経由して、第３放熱部２３の全体に伝えることができる。したがって、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0048】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、第２実施形態以降の説明で参照する図では、冷却器３０等の図示を省略している。
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、第２実施形態以降の説明で参照する図では、冷却器３０等の図示を省略している。
【0049】
図７および図８に示すように、第２実施形態では、放熱板２０は、第１放熱部２１～第５放熱部２５を有している。なお、第２実施形態の説明およびその説明で参照する図では、第２放熱部２１～第５放熱部２５を示す数字記号２２～２５に加えて、その末尾に各放熱部の位置を示すアルファベット記号Ｒ、Ｌを付している。このことは、後述する第３実施形態の説明およびその説明で参照する図でも同じである。
【0050】
第１放熱部２１、第２放熱部２２、第３放熱部２３は、第１実施形態で説明したものと同じである。
第４放熱部２４は、第３放熱部２３に対し第３仮想面の面内方向に平行且つ放熱板２０の厚み方向に垂直な方向に接続される部位である。具体的には、第４放熱部２４は、第３放熱部２３に対しＸ方向に接続される部位である。第２実施形態では、放熱板２０は２つの第４放熱部２４を有している。その２つの第４放熱部２４のうち一方側第３放熱部２３Ｒに対しＸ方向の一方側に配置されたものを一方側第４放熱部２４Ｒと呼び、他方側第３放熱部２３Ｌに対しＸ方向の他方側に配置されたものを他方側第４放熱部２４Ｌと呼ぶ。
第４放熱部２４は、第３放熱部２３に対し第３仮想面の面内方向に平行且つ放熱板２０の厚み方向に垂直な方向に接続される部位である。具体的には、第４放熱部２４は、第３放熱部２３に対しＸ方向に接続される部位である。第２実施形態では、放熱板２０は２つの第４放熱部２４を有している。その２つの第４放熱部２４のうち一方側第３放熱部２３Ｒに対しＸ方向の一方側に配置されたものを一方側第４放熱部２４Ｒと呼び、他方側第３放熱部２３Ｌに対しＸ方向の他方側に配置されたものを他方側第４放熱部２４Ｌと呼ぶ。
【0051】
第４放熱部２４は、第２放熱部２２と同様に、放熱板２０の厚み方向に垂直な第４仮想面、即ちＸＹ面の面内方向に高熱伝導性を有する。したがって、第４放熱部２４は、第２放熱部２２と同様に、熱の方向転換部として機能する。
【0052】
第５放熱部２５は、第４放熱部２４に対し第４仮想面、即ちＸＹ面の面内方向に平行な任意の方向に接続される部位である。第２実施形態では、第１放熱部２１～第５放熱部２５がいずれもＸ方向に並ぶように設けられている。第５放熱部２５は、第４放熱部２４に対しＸ方向に接続される部位である。第２実施形態では、放熱板２０は２つの第５放熱部２５を有している。その２つの第５放熱部２５のうち一方側第４放熱部２４Ｒに対しＸ方向の一方側に配置されたものを一方側第５放熱部２５Ｒと呼び、他方側第４放熱部２４Ｌに対しＸ方向の他方側に配置されたものを他方側第５放熱部２５Ｌと呼ぶ。
【0053】
ここで、第４放熱部２４に対し第５放熱部２５が接続される方向に垂直でなく、且つ、放熱板２０の厚み方向に平行な面を第５仮想面という。第５放熱部２５は、第５仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。第２実施形態では、第５仮想面は、第４放熱部２４に対し第５放熱部２５が接続された方向に平行、且つ、放熱板２０の厚み方向に平行な面である。そのため、第５仮想面は、第１仮想面および第３仮想面と同じく、ＸＺ面である。したがって、第５放熱部２５は、ＸＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0054】
図８では、半導体素子１０から生じた熱が放熱板２０を伝わる経路の一部を、矢印にて模式的に示している。
【0055】
図８の矢印Ｔ１～Ｔ３に示した熱の伝達経路は、第１実施形態で説明したものと同様である。
【0056】
矢印Ｔ８に示すように、第３放熱部２３から第４放熱部２４に伝わった熱は、第４放熱部２４にてＸＹ平面に沿って広がる。矢印Ｔ９に示すように、第４放熱部２４にてＸＹ平面に沿って広がった熱の一部は、Ｘ方向にある第５放熱部２５に伝わった後、第５放熱部２５をＸＺ平面に沿って広がり、第５放熱部２５の冷却面から放熱される。また、矢印Ｔ１０に示すように、第４放熱部２４にてＸＹ平面に沿って広がった熱の他の一部は、Ｘ方向にある第３放熱部２３に伝わり、第３放熱部２３の冷却面から放熱される。
【0057】
このように、第２実施形態では、第２放熱部２２と第４放熱部２４を熱の方向転換部として用いることで、半導体素子１０が発する熱を放熱板２０の略全領域に広げ、放熱板２０の冷却面から放熱できる。したがって、この半導体モジュール１は、放熱板２０が放熱面として機能する面積を拡大し、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0058】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態も、第１実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第３実施形態について説明する。第３実施形態も、第１実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0059】
【0060】
図１０では、半導体素子１０から生じた熱が放熱板２０を伝わる経路の一部を、矢印にて模式的に示している。
【0061】
図８の矢印Ｔ１～Ｔ３に示した熱の伝達経路は、第１実施形態で説明したものと同様である。
矢印Ｔ１１に示すように、第３放熱部２３から第４放熱部２４に伝わった熱は、第４放熱部２４にてＸＹ平面に沿って広がる。矢印Ｔ１２に示すように、第４放熱部２４にてＸＹ平面に沿って広がった熱は、Ｘ方向にある第３放熱部２３に伝わる。そして、第３放熱部２３をＸＺ平面に沿って広がり、第３放熱部２３の冷却面から放熱される。
矢印Ｔ１１に示すように、第３放熱部２３から第４放熱部２４に伝わった熱は、第４放熱部２４にてＸＹ平面に沿って広がる。矢印Ｔ１２に示すように、第４放熱部２４にてＸＹ平面に沿って広がった熱は、Ｘ方向にある第３放熱部２３に伝わる。そして、第３放熱部２３をＸＺ平面に沿って広がり、第３放熱部２３の冷却面から放熱される。
【0062】
このように、第３実施形態でも、第２放熱部２２と第４放熱部２４を熱の方向転換部として用いることで、半導体素子１０が発する熱を放熱板２０の略全領域に広げ、放熱板２０の冷却面から放熱することが可能である。したがって、この半導体モジュール１は、放熱板２０が放熱面として機能する面積を拡大し、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0063】
（第４～第８実施形態）
第４～第８実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０の形状を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第４～第８実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０の形状を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0064】
（第４実施形態）
図１１に示すように、第４実施形態では、放熱板２０は、その厚み方向から視た平面視を円形としている。第１放熱部２１、第２放熱部２２、第３放熱部２３の外縁はいずれも円弧状である。
なお、第１放熱部２１に対し図１１紙面右側に配置される第２放熱部２２Ｒの面積と、第１放熱部２１に対し図１１紙面左側に配置される第２放熱部２２Ｌの面積とは同じである。また、第１放熱部２１に対し図１１紙面右側に配置される第３放熱部２３Ｒの面積と、第１放熱部２１に対し図１１紙面左側に配置される第３放熱部２３Ｌの面積とは同じである。
図１１に示すように、第４実施形態では、放熱板２０は、その厚み方向から視た平面視を円形としている。第１放熱部２１、第２放熱部２２、第３放熱部２３の外縁はいずれも円弧状である。
なお、第１放熱部２１に対し図１１紙面右側に配置される第２放熱部２２Ｒの面積と、第１放熱部２１に対し図１１紙面左側に配置される第２放熱部２２Ｌの面積とは同じである。また、第１放熱部２１に対し図１１紙面右側に配置される第３放熱部２３Ｒの面積と、第１放熱部２１に対し図１１紙面左側に配置される第３放熱部２３Ｌの面積とは同じである。
【0065】
（第５実施形態）
図１２に示すように、第５実施形態では、放熱板２０は、その厚み方向から視た平面視を三角形としている。三角形の３つの頂点のうち２つの頂点が図１２紙面右側に配置される第３放熱部２３Ｒに形成され、別の１つの頂点が図１２紙面左側に配置される第３放熱部２３Ｌに形成されている。
図１２に示すように、第５実施形態では、放熱板２０は、その厚み方向から視た平面視を三角形としている。三角形の３つの頂点のうち２つの頂点が図１２紙面右側に配置される第３放熱部２３Ｒに形成され、別の１つの頂点が図１２紙面左側に配置される第３放熱部２３Ｌに形成されている。
【0066】
なお、第１放熱部２１に対し図１２紙面右側に配置される第２放熱部２２Ｒの面積は、第１放熱部２１に対し図１２紙面左側に配置される第２放熱部２２Ｌの面積より大きい。また、第１放熱部２１に対し図１２紙面右側に配置される第３放熱部２３Ｒの面積は、第１放熱部２１に対し図１２紙面左側に配置される第３放熱部２３Ｌの面積より大きい。
【0067】
（第６実施形態）
図１３に示すように、第６実施形態でも、放熱板２０は、その厚み方向から視た平面視を三角形としている。三角形の３つの頂点は、第１放熱部２１のうち図１３紙面上側の部位と、図１３紙面右側に配置される第３放熱部２３Ｒと、図１３紙面左側に配置される第３放熱部２３Ｌにそれぞれ１つずつ形成されている。
図１３に示すように、第６実施形態でも、放熱板２０は、その厚み方向から視た平面視を三角形としている。三角形の３つの頂点は、第１放熱部２１のうち図１３紙面上側の部位と、図１３紙面右側に配置される第３放熱部２３Ｒと、図１３紙面左側に配置される第３放熱部２３Ｌにそれぞれ１つずつ形成されている。
【0068】
なお、第１放熱部２１に対し図１３紙面右側に配置される第２放熱部２２Ｒの面積と、第１放熱部２１に対し図１３紙面左側に配置される第２放熱部２２Ｌの面積とは同じである。また、第１放熱部２１に対し図１３紙面右側に配置される第３放熱部２３Ｒの面積と、第１放熱部２１に対し図１３紙面左側に配置される第３放熱部２３Ｌの面積とは同じである。
【0069】
（第７実施形態）
図１４に示すように、第７実施形態では、放熱板２０は、その厚み方向から視た平面視を長方形としている。具体的には、放熱板２０は、Ｘ方向の辺の長さが、Ｙ方向の辺の長さよりも長い長方形である。なお、図示は省略するが、放熱板２０は、Ｘ方向の辺の長さが、Ｙ方向の辺の長さよりも短い長方形としてもよい。
図１４に示すように、第７実施形態では、放熱板２０は、その厚み方向から視た平面視を長方形としている。具体的には、放熱板２０は、Ｘ方向の辺の長さが、Ｙ方向の辺の長さよりも長い長方形である。なお、図示は省略するが、放熱板２０は、Ｘ方向の辺の長さが、Ｙ方向の辺の長さよりも短い長方形としてもよい。
【0070】
（第８実施形態）
図１５に示すように、第８実施形態では、放熱板２０は、その厚み方向から視た平面視を六角形としている。具体的に、第１放熱部２１に対し図１５紙面右側に配置される第３放熱部２３Ｒは、Ｙ方向の中央部がＸ方向右側に突出している。また、第１放熱部２１に対し図１５紙面左側に配置される第３放熱部２３Ｌは、Ｙ方向の中央部がＸ方向左側に突出している。六角形の６つの頂点のうち３つの頂点が図１５紙面右側に配置される第３放熱部２３Ｒに形成され、別の３つの頂点が図１５紙面左側に配置される第３放熱部２３Ｌに形成されている。
図１５に示すように、第８実施形態では、放熱板２０は、その厚み方向から視た平面視を六角形としている。具体的に、第１放熱部２１に対し図１５紙面右側に配置される第３放熱部２３Ｒは、Ｙ方向の中央部がＸ方向右側に突出している。また、第１放熱部２１に対し図１５紙面左側に配置される第３放熱部２３Ｌは、Ｙ方向の中央部がＸ方向左側に突出している。六角形の６つの頂点のうち３つの頂点が図１５紙面右側に配置される第３放熱部２３Ｒに形成され、別の３つの頂点が図１５紙面左側に配置される第３放熱部２３Ｌに形成されている。
【0071】
なお、放熱板２０の形状は、上記第１～第８実施形態で例示した形状に限るものでなく、例えば、楕円状または多角形など、種々の形状を採用できる。
【0072】
（第９～第１２実施形態）
第９～第１２実施形態は、第１実施形態に対して半導体素子１０の形状または搭載位置を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第９～第１２実施形態は、第１実施形態に対して半導体素子１０の形状または搭載位置を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0073】
（第９実施形態）
図１６に示すように、第９実施形態では、半導体素子１０の少なくとも一部が第１放熱部２１と第２放熱部２２の両方に対し放熱板２０の厚み方向に重なるように設けられている。即ち、半導体素子１０は、第１放熱部２１だけでなく、その一部が第２放熱部２２に重なるように設けてもよい。
図１６に示すように、第９実施形態では、半導体素子１０の少なくとも一部が第１放熱部２１と第２放熱部２２の両方に対し放熱板２０の厚み方向に重なるように設けられている。即ち、半導体素子１０は、第１放熱部２１だけでなく、その一部が第２放熱部２２に重なるように設けてもよい。
【0074】
（第１０実施形態）
図１７に示すように、第１０実施形態では、放熱板２０に対し複数の半導体素子１０が設けられている。具体的には、２個の半導体素子１０がいずれも第１放熱部２１に設けられている。このように、半導体素子１０は、放熱板２０に複数個搭載されていてもよい。なお、半導体素子１０の数は、２個に限らず任意に設定でき、その搭載位置についても任意に設定できる。
図１７に示すように、第１０実施形態では、放熱板２０に対し複数の半導体素子１０が設けられている。具体的には、２個の半導体素子１０がいずれも第１放熱部２１に設けられている。このように、半導体素子１０は、放熱板２０に複数個搭載されていてもよい。なお、半導体素子１０の数は、２個に限らず任意に設定でき、その搭載位置についても任意に設定できる。
【0075】
（第１１実施形態）
図１８に示すように、第１１実施形態では、長方形の半導体素子１０が搭載されている。このように、半導体素子１０の形状は、任意の形状を採用することが可能である。また、半導体素子１０の形状のアスペクト比も任意に設定できる。
図１８に示すように、第１１実施形態では、長方形の半導体素子１０が搭載されている。このように、半導体素子１０の形状は、任意の形状を採用することが可能である。また、半導体素子１０の形状のアスペクト比も任意に設定できる。
【0076】
（第１２実施形態）
図１９に示すように、第１２実施形態では、半導体素子１０は、放熱板２０のうち図１９の紙面左側の位置に設けられている。半導体素子１０は、放熱板２０を構成する複数の放熱部のうち、放熱板２０の厚み方向に平行な任意の仮想面の面内方向に高熱伝導性を有するものに設けられていればよい。
図１９に示すように、第１２実施形態では、半導体素子１０は、放熱板２０のうち図１９の紙面左側の位置に設けられている。半導体素子１０は、放熱板２０を構成する複数の放熱部のうち、放熱板２０の厚み方向に平行な任意の仮想面の面内方向に高熱伝導性を有するものに設けられていればよい。
【0077】
なお、本開示では、第１実施形態で説明したように、放熱板２０を構成する複数の放熱部のうち、放熱板２０の厚み方向において半導体素子１０と対向する位置を含んで設けられ、放熱板２０の厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有するものを第１放熱部２１と呼ぶ。したがって、第１２実施形態では、放熱板２０のうち図１９の紙面左側に配置された放熱部を第１放熱部２１と呼び、その第１放熱部２１から図１９の紙面右側に向かって配置される各放熱部を第２放熱部２２～第５放熱部２５と呼ぶ。第２放熱部２２と第４放熱部２４は、熱の方向転換部として機能する。
【0078】
（第１３および第１４実施形態）
第１３および第１４実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０を構成する複数の放熱部を、半導体素子１０を中心として放射状に配置したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第１３および第１４実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０を構成する複数の放熱部を、半導体素子１０を中心として放射状に配置したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0079】
（第１３実施形態）
図２０に示すように、第１３実施形態では、半導体モジュール１が備える放熱板２０は、半導体素子１０を中心として第１放熱部２１と第２放熱部２２と第３放熱部２３が放射状に設けられている。言い換えれば、第１放熱部２１の外側に第２放熱部２２が環状に設けられ、第２放熱部２２の外側に第３放熱部２３が環状に設けられている。この放熱板２０は四角形とされている。その四角形の対角線により、第１放熱部２１と第２放熱部２２と第３放熱部２３はいずれも４つのセクションに分かれている。
図２０に示すように、第１３実施形態では、半導体モジュール１が備える放熱板２０は、半導体素子１０を中心として第１放熱部２１と第２放熱部２２と第３放熱部２３が放射状に設けられている。言い換えれば、第１放熱部２１の外側に第２放熱部２２が環状に設けられ、第２放熱部２２の外側に第３放熱部２３が環状に設けられている。この放熱板２０は四角形とされている。その四角形の対角線により、第１放熱部２１と第２放熱部２２と第３放熱部２３はいずれも４つのセクションに分かれている。
【0080】
なお、第１３実施形態の説明およびその説明で参照する図２０では、第１放熱部２１～第３放熱部２３を示す数字記号２２～２３に加えて、その末尾に各放熱部のセクションを示すアルファベット記号ａ～ｄを付している。また、図２０では、第１放熱部２１、第２放熱部２２および第３放熱部２３の境界線と各セクションの境界線をいずれも実線で示しているが、実際には、それらは一体に形成されるものである。また、図２０では、第１放熱部２１の各セクションの境界線のうち半導体素子１０の下にある箇所を一点鎖線で示している。これらのことは、後述する第１４実施形態の説明と、その説明で参照する図２１でも同じである。
【0081】
第１放熱部２１の各セクションは、放熱板２０の厚み方向に平行な任意の面である第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。具体的には、第１放熱部２１の４つのセクションのうち図２０紙面上側に配置されたセクション２１ａと、図２０紙面下側に配置されたセクション２１ｂは、第１仮想面としてＹＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。また、第１放熱部２１の４つのセクションのうち図２０紙面右側に配置されたセクション２１ｃと、図２０紙面左側に配置されたセクション２１ｄは、第１仮想面としてＸＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0082】
第２放熱部２２の各セクションは、第１放熱部２１の各セクションに対し第１仮想面の面内方向に平行且つ厚み方向に垂直な方向に接続される部位である。第２放熱部２２の各セクションは、放熱板２０の厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。具体的には、第２放熱部２２の４つのセクション２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄはいずれも第２仮想面としてのＸＹ面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0083】
第３放熱部２３の各セクションは、第２放熱部２２の各セクションに対し第２仮想面の面内方向に平行な任意の方向に接続される部位である。第３放熱部２３の各セクションは、第２放熱部２２に対し第３放熱部２３が接続される方向に垂直でなく、且つ、放熱板２０の厚み方向に平行な第３仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。具体的には、第３放熱部２３の４つのセクションのうち図２０紙面上側に配置されたセクション２３ａと、図２０紙面下側に配置されたセクション２３ｂは、第３仮想面としてＹＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。第３放熱部２３の４つのセクションのうち図２０紙面右側に配置されたセクション２３ｃと、図２０紙面左側に配置されたセクション２４ｄは、第３仮想面としてＸＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0084】
以上説明した第１３実施形態においても、第１放熱部２１と第３放熱部２３との間に熱の方向転換部として機能する第２放熱部２２を設けることで、半導体素子１０が発する熱を放熱板２０の略全領域に広げることが可能である。したがって、この半導体モジュール１は、放熱板２０が放熱面として機能する面積を拡大し、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0085】
（第１４実施形態）
図２１に示すように、第１４実施形態でも、半導体モジュール１が備える放熱板２０は、半導体素子１０を中心として第１放熱部２１と第２放熱部２２と第３放熱部２３が放射状に設けられている。言い換えれば、第１放熱部２１の外側に第２放熱部２２が環状に設けられ、第２放熱部２２の外側に第３放熱部２３が環状に設けられている。この放熱板２０は六角形とされている。その六角形の対角線により、第１放熱部２１と第２放熱部２２と第３放熱部２３はいずれも６つのセクションに分かれている。なお、図２１では、第１放熱部２１～第３放熱部２３を示す数字記号２２～２３に加えて、その末尾に各放熱部のセクションを示すアルファベット記号ｅ～ｊを付している。
図２１に示すように、第１４実施形態でも、半導体モジュール１が備える放熱板２０は、半導体素子１０を中心として第１放熱部２１と第２放熱部２２と第３放熱部２３が放射状に設けられている。言い換えれば、第１放熱部２１の外側に第２放熱部２２が環状に設けられ、第２放熱部２２の外側に第３放熱部２３が環状に設けられている。この放熱板２０は六角形とされている。その六角形の対角線により、第１放熱部２１と第２放熱部２２と第３放熱部２３はいずれも６つのセクションに分かれている。なお、図２１では、第１放熱部２１～第３放熱部２３を示す数字記号２２～２３に加えて、その末尾に各放熱部のセクションを示すアルファベット記号ｅ～ｊを付している。
【0086】
なお、図２１では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸による三次元座標に、Ｐ軸およびＱ軸を加えている。Ｐ軸は、ＸＹ面内において、Ｘ軸に対し反時計回りに３０°回転させた軸であり、Ｑ軸は、ＸＹ面内において、Ｘ軸に対し時計回りに３０°回転させた軸である。
【0087】
第１放熱部２１の各セクションは、放熱板２０の厚み方向に平行な任意の面である第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。具体的には、第１放熱部２１の６つのセクションのうち図２１紙面上側に配置されたセクション２１ｅと、図２１紙面下側に配置されたセクション２１ｆは、第１仮想面としてＹＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。また、第１放熱部２１の６つのセクションのうち図２１紙面右上側に配置されたセクション２１ｇと、図２１紙面左下側に配置されたセクション２１ｈは、第１仮想面としてＰＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。また、第１放熱部２１の６つのセクションのうち図２１紙面右下側に配置されたセクション２１ｉと、図２１紙面左上側に配置されたセクション２１ｊは、第１仮想面としてＱＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0088】
第２放熱部２２の各セクションは、第１放熱部２１の各セクションに対し第１仮想面の面内方向に平行且つ厚み方向に垂直な方向に接続される部位である。第２放熱部２２の各セクションは、放熱板２０の厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。具体的には、第２放熱部２２の６つのセクション２２ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２１ｊはいずれも第２仮想面としてのＸＹ面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0089】
第３放熱部２３は、第２放熱部２２に対し第２仮想面の面内方向に平行な任意の方向に接続される部位である。第３放熱部２３は、第２放熱部２２に対し第３放熱部２３が接続される方向に垂直でなく、且つ、放熱板２０の厚み方向に平行な第３仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する。具体的には、第３放熱部２３の６つのセクションのうち図２１紙面上側に配置されたセクション２３ｅと、図２１紙面下側に配置されたセクション２３ｆは、第３仮想面としてＹＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。また、第３放熱部２３の６つのセクションのうち図２１紙面右上側に配置されたセクション２３ｇと、図２１紙面左下側に配置されたセクション２３ｈは、第３仮想面としてＰＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。また、第３放熱部２３の６つのセクションのうち図２１紙面右下側に配置されたセクション２３ｉと、図２１紙面左上側に配置されたセクション２３ｊは、第３仮想面としてＱＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。
【0090】
以上説明した第１４実施形態においても、第１放熱部２１と第３放熱部２３との間に熱の方向転換部として機能する第２放熱部２２を設けることで、半導体素子１０が発する熱を放熱板２０の略全領域に広げることが可能である。したがって、この半導体モジュール１は、放熱板２０が放熱面として機能する面積を拡大し、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0091】
（第１５実施形態）
第１５実施形態について説明する。第１５実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第１５実施形態について説明する。第１５実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0092】
図２２に示すように、第１５実施形態では、放熱板２０は、第１放熱部２１、第２放熱部２２、第３放熱部２３に対し、厚み方向を向く一方側の面と他方側の面にそれぞれ金属板５０を有している。言い換えれば、放熱板２０は、素子実装側面と冷却面にそれぞれ金属板５０を有している。なお、金属板５０は、例えば銅などの電気抵抗率の低い材料で形成される。
【0093】
半導体素子１０は、放熱板２０の素子実装側面に設けられた金属板５０に対し、接合材１１により接合されている。接合材１１は、例えば、はんだである。
【0094】
以上説明した第１５実施形態の半導体モジュール１は、放熱板２０の素子実装側面に金属板５０を設けることで、その金属板５０を半導体素子１０に通電するための配線として用いることが可能となり、半導体モジュール１としての機能性を向上できる。
【0095】
また、放熱板２０の素子実装側面と冷却面にそれぞれ金属板５０を設けることで、第１放熱部２１および第３放熱部２３において、金属板５０を介して、放熱板２０の厚み方向に垂直な方向、即ちＸＹ面の面内方向に熱をより広げることができる。したがって、放熱板２０の略全領域に熱を広げ、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0096】
ここで、第１５実施形態で説明した半導体モジュール１と、第３比較例の半導体モジュールにおいて、半導体素子１０の発熱時の温度分布を解析した結果について説明する。
【0097】
まず、比較対象とした第３比較例の半導体モジュールの構成について説明する。
図２５に示すように、第３比較例の半導体モジュール１０３も、半導体素子１０および放熱板２０などを備えている。半導体素子１０は、第１５実施形態のものと同一である。放熱板２０は、グラファイト２で形成された１つの放熱部４８と、その放熱部４８に対し素子実装側面と冷却面にそれぞれ設けられた金属板５０を有している。放熱板２０の有する１つの放熱部４８は、ＸＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。金属板５０は、第１５実施形態のものと同じく、銅により形成されている。
図２５に示すように、第３比較例の半導体モジュール１０３も、半導体素子１０および放熱板２０などを備えている。半導体素子１０は、第１５実施形態のものと同一である。放熱板２０は、グラファイト２で形成された１つの放熱部４８と、その放熱部４８に対し素子実装側面と冷却面にそれぞれ設けられた金属板５０を有している。放熱板２０の有する１つの放熱部４８は、ＸＺ面の面内方向に高熱伝導性を有する。金属板５０は、第１５実施形態のものと同じく、銅により形成されている。
【0098】
第１５実施形態で説明した半導体モジュール１と、第３比較例の半導体モジュール１０３について定常熱解析を行った。この定常熱解析は、半導体素子１０の発熱量を一定として、放熱板２０の冷却面側に設けた冷却器３０に水温３０℃の冷却水を流す条件にて行ったものである。放熱板２０の大きさはＸ方向４０ｍｍ、Ｙ方向２０ｍｍとした。半導体素子１０の大きさはＸ方向、Ｙ方向共に６．５ｍｍとした。第１５実施形態の半導体モジュール１において、第１放熱部２１のＸ方向の大きさを６．５ｍｍ、第２放熱部２２Ｒ、２２ＬそれぞれのＸ方向の大きさを５ｍｍとした。
【0099】
【0100】
解析の結果、第１５実施形態の半導体モジュール１が備える放熱板２０の温度は、第３比較例の半導体モジュール１０３が備える放熱板２０の温度に比べて、放熱板２０の全領域で温度が略均一になっている。このことから、第１５実施形態の半導体モジュール１が備える放熱板２０は、第３比較例の半導体モジュール１０３が備える放熱板２０に比べて、放熱板２０の全領域を使って放熱できていると言える。
【0101】
それに対し、第３比較例の半導体モジュール１０３が備える放熱板２０は、第１５実施形態の半導体モジュール１が備える放熱板２０に比べて、Ｙ方向の一方側の部位と他方側の部位の温度が低い。このことから、第３比較例の半導体モジュール１０３が備える放熱板２０は、第１５実施形態の半導体モジュール１が備える放熱板２０に比べて、放熱板２０に熱が伝わりにくい部分、即ち、無駄な部分が生じている。
【0102】
半導体素子１０の温度に関しては、第３比較例の半導体モジュール１０３が備える半導体素子１０の最高温度が１５０℃であったのに対し、第１５実施形態の半導体モジュール１が備える半導体素子１０の最高温度は１２７℃であった。したがって、第１５実施形態の半導体モジュール１は、第３比較例の半導体モジュール１０３に比べて、放熱板２０の全領域を使って放熱したことで、半導体素子１０の温度を下げられることがわかった。
【0103】
（第１６実施形態）
第１６実施形態について説明する。第１６実施形態は、第１５実施形態の変形例である。上記第１５実施形態では、放熱板２０の素子実装側面と冷却面にそれぞれ金属板５０を設ける構成とした。それに対し、第１６実施形態では、放熱板２０の素子実装側面と冷却面にそれぞれ絶縁体５１を設ける構成である。絶縁体５１は、例えば、セラミックである。なお、セラミックは、熱伝導率の高いものが好ましい。
第１６実施形態について説明する。第１６実施形態は、第１５実施形態の変形例である。上記第１５実施形態では、放熱板２０の素子実装側面と冷却面にそれぞれ金属板５０を設ける構成とした。それに対し、第１６実施形態では、放熱板２０の素子実装側面と冷却面にそれぞれ絶縁体５１を設ける構成である。絶縁体５１は、例えば、セラミックである。なお、セラミックは、熱伝導率の高いものが好ましい。
【0104】
これにより、半導体モジュール１と外部とを電気的に絶縁することが可能となる。また、第１放熱部２１および第３放熱部２３において、絶縁体５１を介して、放熱板２０の厚み方向に垂直な方向、即ちＸＹ面の面内方向に熱をより広げることで、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0105】
なお、第１５および第１６実施形態の別の変形例として、図示は省略するが、放熱板２０の素子実装側面に金属板５０を設け、冷却面に絶縁体５１を設ける構成としてもよい。これにより、放熱板２０の素子実装側面に設けた金属板５０を配線として用いると共に、放熱板２０の冷却面側に設けた絶縁体５１により半導体モジュール１と外部とを電気的に絶縁できる。
【0106】
また、金属板５０および絶縁体５１は、放熱板２０の厚み方向を向く全面に限らず、その一部に設けてもよい。
【0107】
（第１７実施形態）
第１７実施形態について説明する。第１７実施形態は、第１５および第１６実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものである。
第１７実施形態について説明する。第１７実施形態は、第１５および第１６実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものである。
【0108】
図２９に示すように、第１７実施形態では、放熱板２０は、厚み方向の中間位置に板状の絶縁体５２を有している。絶縁体５２は、例えば、セラミックである。なお、セラミックは、熱伝導率の高いものが好ましい。また、放熱板２０は、第１５実施形態と同様に、素子実装側面と冷却面にそれぞれ金属板５０を有している。金属板５０は、例えば銅などの電気抵抗率の低い材料で形成されている。
【0109】
以上説明した第１７実施形態の半導体モジュール１は、放熱板２０の厚み方向の中間位置に板状の絶縁体５２を有することで、半導体モジュール１と外部とを電気的に絶縁できる。また、放熱板２０の素子実装側面に設けた金属板５０を配線として用いることができる。さらに、第１放熱部２１および第３放熱部２３において、金属板５０と絶縁体５２を介して、放熱板２０の厚み方向に垂直な方向、即ちＸＹ面の面内方向に熱をより広げることで、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0110】
なお、第１７実施形態の変形例として、放熱板２０の厚み方向の中間位置に、絶縁体５２に代えてまたはそれと共に金属板５０を有してもよい。
【0111】
また、第１７実施形態の別の変形例として、放熱板２０の素子実装側面および冷却面の少なくとも一方に、金属板５０に代えて絶縁体５１を設ける構成としてもよい。
【0112】
（第１８実施形態）
第１８実施形態について説明する。第１８実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものである。
第１８実施形態について説明する。第１８実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものである。
【0113】
図３０および図３１に示すように、第１８実施形態では、放熱板２０は、厚み方向を向く面、および厚み方向に垂直な方向を向く面を覆う金属板５０を有している。言い換えれば、放熱板２０を構成する複数の放熱部は、金属板５０によりカプセル状に覆われている。なお、金属板５０は、例えば銅などの電気抵抗率の低い材料で形成されている。
【0114】
半導体素子１０は、放熱板２０の素子実装側面に設けられた金属板５０に対し、接合材１１により接合されている。接合材１１は、例えば、はんだである。
【0115】
以上説明した第１８実施形態の半導体モジュール１は、第１５実施形態の半導体モジュール１と同様の作用効果を奏することが可能である。さらに、第１８実施形態の半導体モジュール１は、複数の放熱部をカプセル状に覆う金属板５０により、放熱板２０の剛性を高めることができる。
【0116】
なお、第１８実施形態の変形例として、放熱板２０を覆う金属板５０は、放熱板２０の一部を部分的に覆うものであってもよい。
【0117】
（第１９実施形態）
第１９実施形態について説明する。第１９実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものである。
第１９実施形態について説明する。第１９実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものである。
【0118】
図３２に示すように、第１９実施形態では、放熱板２０は、厚み方向を向く面、および厚み方向に垂直な方向を向く面を覆うめっき層５３を有している。言い換えれば、放熱板２０を構成する複数の放熱部は、めっき層５３により覆われている。
【0119】
半導体素子１０は、放熱板２０の素子実装側面に設けられためっき層５３に対し、接合材１１により接合されている。接合材１１は、例えば、はんだである。
【0120】
以上説明した第１９実施形態の半導体モジュール１は、第１８実施形態の半導体モジュール１と同様の作用効果を奏することが可能である。
【0121】
なお、第１９実施形態の変形例として、放熱板２０を覆うめっき層５３は、放熱板２０の一部を部分的に覆うものであってもよい。
【0122】
（第２０実施形態）
第２０実施形態について説明する。第２０実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第２０実施形態について説明する。第２０実施形態は、第１実施形態に対して放熱板２０の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0123】
図３３および図３４に示すように、第２０実施形態では、放熱板２０は、第１放熱部２１と第２放熱部２２を有している。第１放熱部２１と第２放熱部２２は、第１実施形態で説明したものと同じである。なお、図３４では、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対しＸ方向の部位と、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対し第１仮想面の面内方向に垂直な方向に延びる部位との境界を、説明のため、二点鎖線Ｄ１～Ｄ４で示している。第２放熱部２２は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対しＸ方向の部位に接続されると共に、第１放熱部のうち半導体素子１０直下の位置に対し第１仮想面の面内方向に垂直な方向に延びる部位に対してもＸ方向に接続されている。
【0124】
図３４では、半導体素子１０から生じた熱が放熱板２０を伝わる経路の一部を、矢印にて模式的に示している。
【0125】
半導体素子１０から生じた熱は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に伝わった後、図３４の矢印Ｔ１３に示すように、その位置からＸ方向にある第２放熱部２２に伝わる。そして、その熱は、第２放熱部２２にてＸＹ平面に沿って広がる。なお、矢印は省略するが、半導体素子１０から第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に伝わった熱の一部は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置でＸＺ平面に沿って広がり、第１放熱部２１の冷却面から放熱される。
【0126】
矢印Ｔ１４に示すように、第２放熱部２２にてＸＹ平面に沿って広がった熱は、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対しＹ方向に延びる部位に伝わる。そして、第１放熱部２１のうち半導体素子１０直下の位置に対しＹ方向に延びる部位でＸＺ平面に沿って広がり、第１放熱部２１の冷却面から放熱される。
【0127】
このように、第２０実施形態の半導体モジュール１においても、第２放熱部２２を熱の方向転換部として用いることで、半導体素子１０が発する熱を放熱板２０の略全領域に広げ、放熱板２０の冷却面から放熱することが可能である。したがって、この半導体モジュール１は、放熱板２０が放熱面として機能する面積を拡大し、放熱板２０の放熱性を向上できる。
【0128】
なお、上記第２０実施形態では、第１放熱部２１に対しＸ方向の一方側と他方側にそれぞれ第２放熱部２２Ｒ、２２Ｌを配置した。それに対し、第２０実施形態の変形例として、第１放熱部２１に対しＸ方向の一方側または他方側のみに第２放熱部２２を配置してもよい。
【0129】
（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、半導体モジュール１が備える放熱板２０は複数の放熱部が直線状に並ぶように配置したが、これに限らない。例えば、複数の放熱部は、例えばＬ字状、Ｕ字状など、折れ曲がって並ぶように配置してもよい。
（１）上記各実施形態では、半導体モジュール１が備える放熱板２０は複数の放熱部が直線状に並ぶように配置したが、これに限らない。例えば、複数の放熱部は、例えばＬ字状、Ｕ字状など、折れ曲がって並ぶように配置してもよい。
【0130】
（２）上記各実施形態では、第３放熱部２３が高熱伝導性を有する方向を規定する第３仮想面は、第２放熱部２２に対し第３放熱部２３が接続された方向に平行、且つ、厚み方向に平行としたが、これに限らない。例えば、第３仮想面は、第２放熱部２２に対し第３放熱部２３が接続された方向に対し垂直を除く任意の角度としてもよい。
【0131】
（３）上記各実施形態では、第１放熱部２１が高熱伝導性を有する方向を規定する第１仮想面と、第３放熱部２３が高熱伝導性を有する方向を規定する第３仮想面とを平行としたが、これに限らない。例えば、第１仮想面と第３仮想面とは、任意の角度をなすものとしてもよい。
【0132】
本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態およびその一部は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【0133】
（本開示の観点）
上記した本開示については、例えば以下に示す観点として把握することができる。
［第１の観点］
板状の放熱板（２０）と、前記放熱板の厚み方向に設けられて通電により発熱する半導体素子（１０）とを備える半導体モジュールにおいて、
前記放熱板は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部（２１）、第２放熱部（２２）および第３放熱部（２３）を有し、
前記第１放熱部は、前記厚み方向において前記半導体素子と対向する位置を含んで設けられ、前記厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有し、
前記第２放熱部は、前記第１放熱部に対し前記第１仮想面の面内方向に平行且つ前記厚み方向に垂直な方向に接続され、前記厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する、半導体モジュール。
［第２の観点］
前記第２放熱部は、前記第１放熱部のうち前記半導体素子と対向する位置に対し前記第１仮想面の面内方向に平行且つ前記放熱板の厚み方向に垂直な方向の部位に接続されると共に、前記第１放熱部のうち前記半導体素子と対向する位置に対し前記第１仮想面の面内方向に垂直な方向に延びる部位に対しても接続されている、第１の観点に記載の半導体モジュール。
［第３の観点］
前記放熱板は、第３放熱部（２３）をさらに有し、
前記第３放熱部は、前記第２放熱部に対し前記第２仮想面の面内方向に平行な任意の方向に接続され、前記第２放熱部に対し前記第３放熱部が接続された方向に垂直でなく且つ前記厚み方向に平行な第３仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する、第１または２の観点に記載の半導体モジュール。
［第４の観点］
前記第３仮想面は、前記第２放熱部に対し前記第３放熱部が接続された方向に平行、且つ、前記厚み方向に平行である、第３の観点に記載の半導体モジュール。
［第５の観点］
前記第１仮想面と前記第３仮想面とは、前記第１放熱部と前記第２放熱部と前記第３放熱部とが並ぶ方向に平行である、第３または４の観点に記載の半導体モジュール。
［第６の観点］
前記放熱板のうち前記厚み方向を向く面または前記放熱板のうち前記厚み方向の中間位置に設けられる金属板（５０）をさらに有する、第１ないし第５の観点のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
［第７の観点］
前記放熱板のうち前記厚み方向を向く面または前記放熱板のうち前記厚み方向の中間位置に設けられる板状の絶縁体（５１、５２）をさらに有する、第１ないし第６の観点のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
［第８の観点］
前記放熱板のうち前記厚み方向を向く面および前記厚み方向に垂直な方向を向く面を覆う金属板をさらに有する、第１ないし第７の観点のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
［第９の観点］
前記放熱板のうち前記厚み方向を向く面に設けられた金属めっき層（５３）をさらに有する、第１ないし第８の観点のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
［第１０の観点］
半導体モジュールに用いられる半導体素子（１０）が発する熱を放熱させる板状の放熱板において、
前記半導体素子は、前記放熱板の厚み方向に設けられ、
前記放熱板は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部（２１）および第２放熱部（２２）を有し、
前記第１放熱部は、前記厚み方向において前記半導体素子と対向する位置を含んで設けられ、前記厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有し、
前記第２放熱部は、前記第１放熱部に対し前記第１仮想面の面内方向に平行且つ前記厚み方向に垂直な方向に接続され、前記厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する、放熱板。
なお、第１０の観点に対し、第２～第９の観点を任意に組み合わせることも可能である。
上記した本開示については、例えば以下に示す観点として把握することができる。
［第１の観点］
板状の放熱板（２０）と、前記放熱板の厚み方向に設けられて通電により発熱する半導体素子（１０）とを備える半導体モジュールにおいて、
前記放熱板は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部（２１）、第２放熱部（２２）および第３放熱部（２３）を有し、
前記第１放熱部は、前記厚み方向において前記半導体素子と対向する位置を含んで設けられ、前記厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有し、
前記第２放熱部は、前記第１放熱部に対し前記第１仮想面の面内方向に平行且つ前記厚み方向に垂直な方向に接続され、前記厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する、半導体モジュール。
［第２の観点］
前記第２放熱部は、前記第１放熱部のうち前記半導体素子と対向する位置に対し前記第１仮想面の面内方向に平行且つ前記放熱板の厚み方向に垂直な方向の部位に接続されると共に、前記第１放熱部のうち前記半導体素子と対向する位置に対し前記第１仮想面の面内方向に垂直な方向に延びる部位に対しても接続されている、第１の観点に記載の半導体モジュール。
［第３の観点］
前記放熱板は、第３放熱部（２３）をさらに有し、
前記第３放熱部は、前記第２放熱部に対し前記第２仮想面の面内方向に平行な任意の方向に接続され、前記第２放熱部に対し前記第３放熱部が接続された方向に垂直でなく且つ前記厚み方向に平行な第３仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する、第１または２の観点に記載の半導体モジュール。
［第４の観点］
前記第３仮想面は、前記第２放熱部に対し前記第３放熱部が接続された方向に平行、且つ、前記厚み方向に平行である、第３の観点に記載の半導体モジュール。
［第５の観点］
前記第１仮想面と前記第３仮想面とは、前記第１放熱部と前記第２放熱部と前記第３放熱部とが並ぶ方向に平行である、第３または４の観点に記載の半導体モジュール。
［第６の観点］
前記放熱板のうち前記厚み方向を向く面または前記放熱板のうち前記厚み方向の中間位置に設けられる金属板（５０）をさらに有する、第１ないし第５の観点のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
［第７の観点］
前記放熱板のうち前記厚み方向を向く面または前記放熱板のうち前記厚み方向の中間位置に設けられる板状の絶縁体（５１、５２）をさらに有する、第１ないし第６の観点のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
［第８の観点］
前記放熱板のうち前記厚み方向を向く面および前記厚み方向に垂直な方向を向く面を覆う金属板をさらに有する、第１ないし第７の観点のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
［第９の観点］
前記放熱板のうち前記厚み方向を向く面に設けられた金属めっき層（５３）をさらに有する、第１ないし第８の観点のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
［第１０の観点］
半導体モジュールに用いられる半導体素子（１０）が発する熱を放熱させる板状の放熱板において、
前記半導体素子は、前記放熱板の厚み方向に設けられ、
前記放熱板は、熱伝導率に異方性のある材料を含んで形成される第１放熱部（２１）および第２放熱部（２２）を有し、
前記第１放熱部は、前記厚み方向において前記半導体素子と対向する位置を含んで設けられ、前記厚み方向に平行な任意の第１仮想面の面内方向に高熱伝導性を有し、
前記第２放熱部は、前記第１放熱部に対し前記第１仮想面の面内方向に平行且つ前記厚み方向に垂直な方向に接続され、前記厚み方向に垂直な第２仮想面の面内方向に高熱伝導性を有する、放熱板。
なお、第１０の観点に対し、第２～第９の観点を任意に組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【0134】
１ 半導体モジュール
１０ 半導体素子
２０ 放熱板
２１ 第１放熱部
２２ 第２放熱部
１０ 半導体素子
２０ 放熱板
２１ 第１放熱部
２２ 第２放熱部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】